Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
بهینهسازی وزنهای پیوندی در یک شبکهی مولد الگوی مرکزی چهار سلولی بهمنظور تولید گامهای حرکتی دوپایی
Optimization of coupling weights in a 4-cell central pattern generator network for bipedal locomotion gait generation
تنظیم الگوی حرکتی ربات مطابق با شرایط مسیر یکی از زمینههای مورد توجه در رباتیک میباشد، زیرا موجب افزایش توانایی ربات در عبور از محیطهای ناشناخته میشود. برای این منظور میتوان از سازکار تولید الگوهای حرکتی در انسان و حیوانات، موسوم به «مولد الگوی مرکزی» الهام گرفت. این الگوهای حرکتی را گام و تعویض بین الگوهای حرکتی را گذر گام میگویند. تا کنون مدلهای مختلفی برای مدلسازی عملکرد مولدهای الگوی مرکزی ارائه شده و از آنها برای تولید مسیر در رباتهای سیار مختلفی نیز استفاده شده است. در مقالهی حاضر، یک شبکهی مولد الگوی مرکزی موسوم به «مدل چهار سلولی» مطالعه میشود که برای تولید سیگنالهای ریتمیک مفاصل قوزک پا در سازکار حرکتی دوپایی طراحی شده است. این مدل از چهار سلول یکسان جفتشده تشکیل میشود که دینامیک داخلی آنها از معادلات غیرخطی موریس- لکار تبعیت میکند و پیوند بین سلولها از نوع انتشاری است. تولید گامهای مختلف به تنظیم اختلاف فازهای مناسب بین سیگنالهای ریتمیک تولید شدهی سلولها ربط دارد، که به نوبهی خود با تنظیم وزنهای پیوندی میان سلولها حاصل میشود. در این مقاله، از الگوریتم ژنتیک با مرتبسازی نامغلوب برای یافتن وزنهای پیوندی بهینه جهت دستیابی به اختلاف فازهای مطلوب برای گامهای اولیهی راهرفتن، دویدن، جهـش دوپا و پریدن دوپا استفاده میشود. همچنین، برخی گامهای ثانویه، بهویژه گام راه رفتن آرام، با دوشاخگی حاصل از شکست تقارن در شبکهی مولد گامهای اولیه بهدست میآید. در مرجع [28[ امکان تولید گام راه رفتن آرام توسط شبکه چهار سلولی پیشبینی شده است، ولی موفق به تولید آن نشده بودند
Locomotion regulation of a robot according to path conditions is one of the main interests in the robotics, because it enables the robot to move in unknown environments. This can be realized using inspiration from the human and animals' bio-mechanism in generating various motion patterns called central pattern generator (CPG). These motion patterns are called “gaits” and changing between the motion patterns is called “gait transition”. Many models have been proposed to model CPGs and used for trajectory generating of various mobile robots. In this paper, a type of CPG network called 4-cell CPG model is studied to generate the rhythmic signals of the ankle joints in a bipedal locomotion gaits. This model is composed of four coupled identical cells whose internal dynamics is described by the Morris-Lecar nonlinear differential equations and the couplings between the cells follow the diffusive type. The generation of various locomotion gaits depends on the adjustment of the phase differences between rhythmic signals produced by the cells. The phase differences, in-turn, are obtained via properly adjusting the coupling weights between the cells. Here, we exploit a non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) to find the best set of coupling weights for maximally approaching the desired phase differences of the primary bipedal gaits of walk, run, two-legged jump, and two-legged hop. Also, some secondary bipedal gaits, especially one that called “hesitation walkˮ, are obtained by symmetry breaking bifurcations of the primary gaits. The “hesitation walkˮ has already predicted in [28], however the authers could not generate it.
مولد الگوی مرکزی,مدل شبکهی چهار سلولی,سیگنال ریتمیک,نوسانگر موریس- لکار,پیوند انتشاری
Central pattern generator (CPG),4-cell network model,Morris-Lecar oscillator,diffusive coupling
144
152
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-4000&slc_lang=fa&sid=15
Mohammad-Reza
Sayyed Noorani
سید محمد رضا
سید نورانی
100319475328460065095
100319475328460065095
Yes
Assistant Professor of Mechatronic Engineering Department, University of Tabriz
استادیار گروه مهندسی مکاترونیک دانشگاه تبریز
Maryam
Shoaran
مریم
شعاران
100319475328460065096
100319475328460065096
No
دانشگاه تبریز
Sahar
Farshbaf
سحر
فرشباف
100319475328460065074
100319475328460065074
No
دانشگاه تبریز